問題詳情:
在九年級物理拓展課上,李博同學模擬某建築工地上塔吊的工作情景,設定了如圖所示的滑輪組來提升裝修材料,若他用250N的拉力在20s內將450N的材料提升了10m,(不計繩重和摩擦,g=10N/kg)。求:
(1)拉力的功率是多少?
(2)提升450N材料時,此滑輪組的機械效率是多少?
(3)若繩子能承受的最大拉力爲400N時,此滑輪組的機械效率最大可提高到多少?
【回答】
(1)拉力的功率是375W;
(2)提升450N材料時,此滑輪組的機械效率是60%;
(3)若繩子能承受的最大拉力爲400N時,此滑輪組的機械效率最大可提高到75%。
【分析】(1)由圖可知連接動滑輪繩子的股數,根據s=nh求出繩子自由端移動的距離,然後利用W=Fs求出拉力做的功,最後根據P=求出拉力的功率;
(2)由W有用=Gh可求得有用功,利用η=可求得機械效率;
(3)由F=(G+G動)可求得動滑輪的重力,再利用F′=(G′+G動)可求得最大物重,然後利用η===求得此滑輪組的最大機械效率。
【解答】(1)由圖知,n=3,
則繩子自由端移動的距離:
s=nh=3×10m=30m,
拉力做的功:
W總=Fs=250N×30m=7500J,
則施加拉力的功率:
P===375W;
(2)有用功W有用=Gh=450N×10m=4500J,
機械效率η=×100%=×100%=60%;
(3)由F=(G+G動)可得,
動滑輪的重力G動=nF﹣G=3×250N﹣450N=300N;
由F=(G+G動)可得,
最大物重G′=nF′﹣G動=3×400N﹣300N=900N;
此滑輪組的最大機械效率η′=====75%。
【點評】本題考查了功的公式、功率公式及效率公式的應用等知識,掌握相關的公式及變形公式是解題的關鍵。
知識點:機械效率
題型:計算題